问题 填空题

(1)常温下,将2种一元酸分别和NaOH溶液等体积混合,实验数据如下:

组别一元酸NaOHpH
c(HX)=0.1mol/Lc(NaOH)=0.1mol/LpH=9
c(HY)=c1mol/Lc(NaOH)=0.1mol/LpH=7
 

①甲组实验的混合溶液中离子浓度由大到小顺序为                            。由水电离出的c(OHˉ)=                   mol/L。

②乙组实验中HY为强酸,则HY溶液的c1        (填“<”、“=”或“>”)0.1。

(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n(NO)/n(CO)比例变化情况如下图。

①为达到NO转化为N2的最佳转化率,应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为                                 

②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。CH4与NO2发生反应的化学方程式为                                                    

(3)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:

CO(g)  +  2H2(g)    CH3OH(g)      △H

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度523K573K623K
平衡常数(K)2.0410.2700.012
 

①由表中数据判断△H        0(填“<”、“=”或“>”)。

②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则此时的温度为          

③请在下列坐标中画出②中求得该温度下CO、H2和CH3OH的浓度随时间变化的曲线,并进行适当的标注。

答案

(17分)(1)①c(Na+)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H+)(2分)     10ˉ5(2分)  ②=(1分)

(2)①900K(1分,不写单位或900℃不给分)  n(NO)/n(CO)=1(1分,只写1也给分)

②CH4+2NO2CO2+N2+2H2O(2分,化学式错不给分,系数错扣1分,不写条件不扣分,用等号不扣分)

(3)①<(2分)      ②523K(2分,不写单位或523℃不给分)

(3分,每条曲线1分,标注错或坐标数值错不给分)

题目分析:(1)①HX与NaOH恰好完全中和,所得NaX溶液pH=9,说明NaX是强碱弱酸盐,HX是弱酸;由于电离程度NaX>H2O,前者电离出的Xˉ部分水解,则混合溶液中c(Na+)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H+);H2OOHˉ+H+,NaX能促进水的电离平衡右移,则水电离出的c(OHˉ)>10ˉ7mol/L,由pH=9可知溶液中c(H+)=10ˉ9mol/L<10ˉ7mol/L,由水的离子积可知,溶液中的c(OHˉ)=Kw/ c(H+)=10ˉ5mol/L>10ˉ7mol/L,所以混合溶液中水电离出的c(OHˉ)=10ˉ5mol/L;②HY是强酸,则NaY是强酸强碱盐,混合溶液pH=7,说明HY与NaOH恰好完全中和,则c(HY)=c(NaOH)=0.1mol/L,所以c1=0.1;(2)①读图可知,相同温度下,n(NO)/n(CO)越大,NO的转化率越小;投料比最小时,温度越高,NO转化率越大,但是 900K时NO转化率已经接近100%,再升高温度,需要消耗更多的能量,NO转化率却增加不大,得不偿失,因此最佳温度和投料比分别为900K、n(NO)/n(CO)=1;②根据题意可知反应产物为CO2、N2、H2O,假设甲烷的系数为1,根据碳、氢、氧、氮原子个数守恒配平可得反应式:CH4+2NO2CO2+N2+2H2O;(3)①根据表中信息推断,升高温度平衡常数减小,前者说明平衡向吸热方向移动,后者说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应是吸热反应,所以正反应是△H<0的放热反应;②根据各组分的变化浓度之比等于系数之比,可求平衡浓度:

CO(g)  +  2H2(g)    CH3OH(g)

起始浓度/mol•Lˉ1    1         3              0

变化浓度/mol•Lˉ1    0.8        1.6             0.8

平衡浓度/mol•Lˉ1    0 .2        1.4            0.8

K=c(CH3OH)/[c(CO)•c2(H2)]=" 0.8/[0" .2×1.42]=2.041

与表中数据对比可知,平衡时温度为523K。

③画图要点:a、起点时,t=0,c(CO)=1mol/L,c(H2)=3mol/L,c(CH3OH)=0;b、平衡点或拐点时,t=10min,c(CO)=0.2mol/L,c(H2)=1.4mol/L,c(CH3OH)=0.8mol/L;c、起点至平衡点或拐点时,反应物浓度逐渐减小,生成物浓度逐渐增大,且各组分的变化浓度之比等于化学方程式中相应的系数之比;平衡点或拐点之后,各组分的浓度保持不变。

单项选择题
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